El puente de Bacunayagua fue construido para enlazar el límite de la antigua y extensa provincia Habana (hoy Mayabeque) con Matanzas, para suponer una vía por la que atravesar el abismo de 113, 5 metros de profundidad hasta el río homónimo.
Sin ese puente, no hubiera sido posible enlazar dos de los destinos turísticos más importantes de la isla: La Habana y Varadero. El puente está anexado, como una especie de prolongación, a la primera gran autopista de Cuba, la Vía Blanca.
Esta se comenzó a edificar en 1945 por obra del arquitecto y urbanista Pedro Martínez Inclán, dentro del Plan de Remodelación de La Habana o Plan Director, la que facilitaría con mucha mayor rapidez el desplazamiento hacia la provincia de Matanzas.
La gran vía con 6 carriles se extiende desde la Fuente Luminosa aledaña al Coliseo de la Ciudad Deportiva hasta el este de la provincia, la que cruza los municipios de Cerro y 10 de Octubre y se estrecha al pasar por la calle Lacret.
Se desplaza por la plazoleta de Agua Dulce, por el norte de Luyanó y por la zona industrial del sur de la bahía, y luego se fusiona con la carretera central del Caballo Blanco.
Desde ese punto, atraviesa el acceso a la Autopista Nacional y los municipios de Regla y Guanabacoa, luego el reparto Vía Túnel y alcanza la avenida Monumental, la que fue construida con 4 líneas desde 1954 y se desliza por el litoral de la costa norte de La Habana con una impresionante vista al mar por 98 kilómetros hasta la ciudad de Matanzas.
La Vía Blanca cuenta con 131,3 kilómetros de longitud en total.
La construcción y diseño del puente estuvo a cargo del ingeniero y proyectista cubano Luis Sáenz Duplace y de su empresa Sáenz, Arvesu, Cancio, Martín & Gutiérrez (SACMAG). Se decidió, finalmente, optar por el proyecto de construcción en base al tipo de semiarcos (sistema Melan), por primera vez ejecutado en Cuba.
El sistema Melan, patentado en 1892, emplea vigas de arcos de acero (una armadura rígida) como parte de la estructura de la bóveda.
La construcción comenzó finalizando el año 1956 bajo la técnica del prefabricado, fundiendo con hormigón las pilas y torres de sostén gracias a moldes desplazables. Llegando a una altura de 28 metros, las vigas de concreto armado fueron ubicadas a lo largo de la losa estructural utilizando armaduras de lanzamiento, pues en esa época Cuba no contaba con grúas adecuadas para el proyecto, para las que se emplearon técnicas de pre y postensado para darles mayor resistencia.
Se emplearon además, y por primera vez en la isla, semiarcos de acero laminado con encofrado incluido para el posterior revestimiento, construidos simultáneamente a ambos lados del puente, para después ser trasladados hacia la posición correcta de unión.
El puente ha tenido varias reparaciones capitales: la primera de ellas ocurrió en 1976, y la última concluyó en marzo de 2015, luego de tres años de trabajo por parte de brigadas de obreros especializados.
Considerado una de las siete maravillas de la ingeniería civil cubana, el puente de Bacunayagua es el más alto de la isla, casi tanto como el edificio Focsa, que fue inaugurado oficialmente en la fecha en la que Fidel Castro y Celia Sánchez realizaron una visita, el 26 de septiembre de 1959, aunque no fuera abierto al tránsito hasta el 3 de octubre.